高性能各向异性粘结钕铁硼磁粉及其对电机设计的影响

(夏格昆盛(天津)有限公司，灭津301700)

中图分类号：TM351    文献标识码：E

文章编号：1004-7018(2009)12—0070一01

O引  言

    粘结钕铁硼磁粉已广泛用于电子工业(如HDD和ODD的驱动电机)、家电(如空调和冰箱的风扇电机)和汽车部件(直流无刷电动机)领域。随着时代的进步，消费者对电机的要求在不断提高，即体积更小，重量更轻，效率更高，价格合理，这都要求更高性能的粘结钕铁硼磁粉的出现。目前虽然HDDR磁粉已开发成功，但在闰内尚未形成批量生产，价格也居高不下，因此开发并批量生产新型各向异性粘结钕铁硼磁粉成为市场的迫四需求。

1新型各向异性粘钕铁硼磁粉MQA

1.1新型各向异性磁粉介绍

    与传统的各向同性磁粉相比，麦格昆磁开发的新型各向异肚钕铁硼磁粉具有更高的磁能积，(285 kJ／m3)和更高的剩磁(l.24 T)。典型的磁粉性能如表1和图1所示。

    MQA磁粉的制备过程是：首先快淬成磁片，然后经过热变形成为致密磁体，最后破碎到合适的颗粒尺寸：这种独特的加工过程可以得到纳米级的晶粒尺寸，从而获得较高的性能，同时最终的磁粉形状和尺寸也很适用于以后粘结磁体的生产。

    采用这种各同异性磁粉，既可用于生产模压磁体，又可用于生产注塑磁体，典型的磁体性能如表2所示：MQA是使用新型各向异性磁粉制备的磁体，而MQP是使用普通各向同性磁粉制备的磁体。

2  仿真模拟设计

    应用电机设计软件(sPEED)和电磁场有限元分析(FEA)，针对市场上一款典型的汽车座椅电机，采用烧结铁氧体和各向异睫粘结钕磁体进行了电机仿真模拟设计的试验，如图2、圈3所示：

    利用电机设计软件，我们没计了采用不同磁性材料的电机，同时将设计得到的结果，包括一些电机的关键工艺参数，与传统电机进行图4是使用2极铁氧体的电机与使用4极各同异陛粘结钕铁硼磁体的电机尺寸对比，新设计使得电机尺寸更小，重量更轻，同时由于使用的原材料减少，周而成本更低。

  图5是目前市场上采用2极铁氧体电机的性能(作为基准)与使用各向异性粘结钕磁体的电机(重新设计后)性能对比，两者的使用 

    高能效lPM电机

    效率标准和低能耗原规则已大大刺激了输m功率从O 75～375 kw的普通电机没汁。为此，  种凸极、内置永磁(IPM)转子的交流感应电机应运而生，它具有更高的能效和更好的优点。IPM的设计也结束那种在转子中产生磁通的永磁体设计。这点有别于普通的永磁电机，普通水磁电机只是简单地将磁体置于转子表面。其实，在cNc、机床和其它一些高性能增量运动系统的伺服电机中，IPM转子早已问世了。然而在这些高动态应用中，提高生产率和生产能力比效率更为重要。

    新研制的IPM转子新颖之处在于其适用下丁业、0EM及更广泛应用的通用电动机巾。美国Baldor公司首创将叠片定了骨架与1PM转了组成一体。据介绍，将条形磁铁嵌八转子中就成为一凸板结构，有助于磁通集中．提高功率和效率，降低温升。与此同时，IPM电动机中的附加磁阻转矩零件能产生更高转矩。定子是叠片结构的一部分，无需制成的翼形定子一机座接几，但能提供更好的散热方式。由薄钢板叠片制成翼形散热片町以使热传递达到****状态：采用高压层压和铆接，IPM电机如同一台铸铁机座.

    例如，一台效率优级的294 kw感应电机，其效率达96．2％，而IPM转子的电机效率可达98 3％。通过一标准的调速矢量驱动器控制IPM电机，只需一种专用软件即可。搬采片开环控制，但是也可以很方便地添加编码器进行更可靠的控制或定位。Baldor公司瞄准了这种高l芏能电机市场：与感应电机相比，其机座号要小4～5号，功率密度高5～6倍，而质量轻约50％：月前，用来与机床配套的IPM电机，其功率可达110 kw，而功率更大的IPM电机尚处试制阶段，预计不久可生产出功率**** 294 kw的各种型号IPM电机，还计划研制735 kw的IPM电机。IPM技术还将在正在崛起的“超优秀NEMA电动机”领域火显身手：近